Инженеры Калифорнийского технологического института придумали новую технологию 3D-печати металлами. Ожидается, что этот метод откроет путь к производству точных компонентов микроэлектронных механических систем (MEMS), которые применяются в широком спектре устройств: от датчиков до систем охлаждения чипов.
«Классический» метод 3D-печати металлами предполагает спекание слоев металлического порошка под воздействием лазера. Такая технология позволяет создавать сложные структуры с разрешением около 100 микрон, что примерно соответствует толщине двух листов бумаги.
Однако некоторые металлы, например, медь, передают тепло настолько хорошо, что даже при использовании тонко сфокусированного лазера порошок распространяется и расплавляется за пределами желаемой области, сокращая возможное разрешение отпечатка.
Чтобы решить эту проблему, научный коллектив предложил использовать в 3D-печати гидрогели — материалы, изготовленные из гибких полимерных цепей, которые не растворяются в воде и используются, например, в контактных линзах. Под воздействием ультрафиолетовых ламп эти вещества затвердевают, поэтому из них можно формировать желаемые объекты.
Если напечатанный гидрогелевый каркас затем пропитать солями металлов, ионы сплавов не просто покроют поверхность объекта, а проникнут в его структуру. Гидрогель после этой процедуры можно просто сжечь в печи, температура которой ниже уровня плавления металла.
Тепло не только удалит полимер, но и вызовет усадку всей структуры, что позволит создать еще более тонкую металлическую систему. Таким образом ученые предлагают печатать металлические сплавы и многокомпонентные системы с размерами компонентов в 40 микрон, или менее половины ширины человеческого волоса.